猿力部落——汽車(chē)人的技術(shù)社區(qū)

據(jù)釜山國(guó)立大學(xué)（Pusan National University）報(bào)道，用于油液循環(huán)和潤(rùn)滑的齒輪泵是汽車(chē)和液壓系統(tǒng)中至關(guān)重要的部件。它們結(jié)構(gòu)緊湊，每轉(zhuǎn)流量大，吸力強(qiáng)。齒輪的齒形對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑和自動(dòng)變速器液壓系統(tǒng)的整體性能起著決定性作用。

遺憾的是，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法利用預(yù)定義的數(shù)學(xué)曲線和迭代調(diào)整，這損害了其優(yōu)化靈活性。

研究人員開(kāi)發(fā)人工智能驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法

由Chul Kim教授領(lǐng)導(dǎo)的韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新的設(shè)計(jì)方法。

他們的研究成果發(fā)表在《人工智能工程應(yīng)用》（Engineering Applications of Artificial Intelligence）期刊上。

本研究的關(guān)鍵在于運(yùn)用人工智能，特別是條件生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（CGANA）作為設(shè)計(jì)工具。研究人員沒(méi)有采用傳統(tǒng)的預(yù)定義數(shù)學(xué)曲線方法，而是訓(xùn)練人工智能自動(dòng)生成新的轉(zhuǎn)子輪廓。

該人工智能通過(guò)學(xué)習(xí)一個(gè)數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集將特定的高性能輪廓幾何形狀與其實(shí)際性能數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來(lái)。這項(xiàng)創(chuàng)新使其能夠理解為什么某些形狀的性能優(yōu)于其他形狀，然后生成新的、高度優(yōu)化的幾何形狀，這些形狀的性能遠(yuǎn)超傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。

研究人員利用先進(jìn)的生成式人工智能技術(shù)。圖片來(lái)源：Chul Kim

進(jìn)的生成式人工智能技術(shù)，創(chuàng)造出新型高性能轉(zhuǎn)子泵設(shè)計(jì)，其效率顯著提升，噪音降低，超越了傳統(tǒng)的工程方法。這項(xiàng)突破性成果展現(xiàn)了人工智能在汽車(chē)工程領(lǐng)域的變革潛力，有望打造更智能、更安靜、更可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。

性能提升及實(shí)際影響

該團(tuán)隊(duì)證明，他們新穎的AI生成的設(shè)計(jì)在通過(guò)計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)進(jìn)行仿真驗(yàn)證時(shí)，表現(xiàn)出顯著的性能提升。

與傳統(tǒng)的卵形輪廓相比，所提出的設(shè)計(jì)使流量不規(guī)則性降低了74.7%。這意味著泵的輸出更加穩(wěn)定一致。此外，平均流量提高了32.3%，表明容積效率更高；出口壓力波動(dòng)降低了53.6%，這直接有助于降低運(yùn)行噪音和振動(dòng)。

本研究最直接的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域是汽車(chē)行業(yè)。降低壓力波動(dòng)和流量不規(guī)則性在此領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。它可以使傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行更加安靜，并通過(guò)減少振動(dòng)和不穩(wěn)定的液壓應(yīng)力，潛在地提高部件的可靠性。

此外，平均流量增加32.3%，使得機(jī)油在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的循環(huán)更加高效。這有助于更好地潤(rùn)滑和冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)部件，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性至關(guān)重要。

未來(lái)潛力及更廣泛應(yīng)用

Chul Kim教授表示：“我們研究中展示的相同原理也適用于工業(yè)機(jī)械中使用的各種液壓泵，效率、低噪音和可靠性都是重要的因素，這使得我們的技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中極具吸引力�！�

未來(lái)五到十年內(nèi)，這類方法有望成為工程師的標(biāo)配工具。它代表著一種“逆向設(shè)計(jì)”的趨勢(shì)，即工程師可以指定所需的性能目標(biāo)，例如“最小化壓力波動(dòng)”，然后人工智能會(huì)協(xié)助生成滿足這些目標(biāo)的最佳幾何形狀。

此外，這種方法可以加快復(fù)雜機(jī)械部件的研發(fā)周期。與傳統(tǒng)的手工迭代相比，它能夠探索更廣泛的設(shè)計(jì)空間。

Chul Kim教授總結(jié)道：“至關(guān)重要的是，對(duì)于公眾而言，采用更優(yōu)化的零部件意味著我們?nèi)粘Ｊ褂玫臋C(jī)器將變得更安靜、更可靠。在汽車(chē)領(lǐng)域，這意味著車(chē)輛將配備更高效、更耐用的液壓系統(tǒng)，例如變速器和油泵�！�